• 中国城市轨道交通发展及制式选择
    2014-12-12 09:00:26   来源:世界轨道交通      作者:钱清泉    评论:0 点击:

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    中国工程院院士钱清泉

    本文为"2014第十一届世界轨道交通发展研究会年会"上中国工程院院士钱清泉的发言稿整理而成。

      城市轨道交通发展概述

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    国际轨道交通发展状况

      世界各国普遍认识到:解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。

      城市轨道交通的重要性表现在四个方面:"运输主力",城市公共交通是客流运送的大动脉,是城市的生命线工程;"绿色环保",城市轨道交通是世界公认的低能耗、少污染的"绿色交通",有利于实现城市的可持续发展;"促进发展",城轨轨道交通能够带动城市沿轨道交通廓道的发展,促进城市繁荣,形成郊区卫星城和多个副部中心;"拉动经济",单位城市轨道交通的投资拉动效应为1:2.87,即1亿元的投资会带来2.87亿元的产出。

      城市轨道交通的低能耗、少污染是解决"城市病"的金钥匙。相对于公交车系统来说,城市轨道交通具有众多优点。优点表现为具有大运力,单向高峰每小时的运输能力最大可达到3万~8万人次;与公共汽车相比不产生废气污染;不占用地面街道,节省能源,运营费用较低;城市轨道交通具有较好的乘车条件,其舒适性优于公共汽车;车辆有较高的运行速度,加速度,停站时间短,换乘方便;不受其他交通工具干扰,不产生线路堵塞现象,不受气候影响。

      我国城市轨道交通发展动力

      目前,中国城镇化进程较快,2012,2013年全国城镇化率分别为52.57%,53.73%。2012年,2013年国内生产总值为568845亿元、519322亿元。随着国内经济发展,城镇化率提高,人们对城市轨道交通的需要日益增长,是轨道交通发展的动力。

      2012-2013国内发展现状

      城市轨道交通投资规模加大。2012年度,全国有35个城市在建设轨道交通线路,估算完成总投资约1914亿元。2013年度,城轨投资规模将达到2165亿元,达13.1%的增速。

      城市轨道交通的线路建设规模也在加大,截至2013年底,全国共计有19个城市,建成投运线路共87条,里程2539公里,其中磁浮30公里。我国现阶段城市轨道交通发展迅猛!

      2013年轨道交通发展新增规模

      2013年实际新增2个运营城市、16条运营线路、460公里运营里程。在2746公里运营里程中,地铁2073公里,占总里程的75.5%;轻轨233公里,单轨75公里,现代有轨电车108公里,磁浮交通30公里,市域快轨227公里。尤其2013年以来我国轨道交通规模发展越来越快。

    截至2013年,共开通运营线路87条、2539km

      2014年中国城市轨道交通预计发展规模

      预计2014年-2015年将有40个城市新开工轨道交通线路,规模达60余条段、1300公里;

      将有13个城市新开通运营轨道交通线路,新增运营里程326公里;到2014年底,我国轨道交通运营线路累计将达到88条,运营总里程将达到2765公里,稳居世界第一位。

      我国城市轨道交通发展特色

      我国已成为目前世界上最大的城市轨道交通建设市场之一,并具有鲜明特点。特点表现为如下几个方面。(1)建设速度快:近10年共建43条城市轨道交通线,线路累计增加1337.0km;(2)制式多样化:制式多样、品种齐全;(3)线路网络化:运营线路北京17条,上海16条,广州9条,深圳5条;造价下降快:(4)地铁造价由7亿元/公里下降到5亿元/公里;融资多元化:由政府完全无偿投入到寻求多元化资金投入的过程。

      城市轨道交通制式调研

      地铁

      地铁是地下铁道的简称,是地下、高架、地面线路三者结合的大容量快速轨道交通。地铁的运能,单向在3万人次/小时,最高可达6~8万人次/小时。最高速度可达120km/h,旅行速度可达40km/h以上,可4~10辆编组,车辆运行最小间隔可低于1.5min。地铁适合运量需求大的城市。

      轻轨

      轻轨是一种介于标准有轨电车和快运交通系统的,用于城市旅客运输的轨道交通系统,指运量或车辆轴重稍小于地铁的快速轨道交通。轻轨一般采用地面和高架相结合的方法建设,路线可以从市区通往近郊。列车编组采用3~6辆,铰接式车体,最高速度可达60km/h,克服了有轨电车运能低、噪声大等问题。相对地铁来说,轻轨的运量小与轴重轻。

      单轨电车

      单轨也称作独轨,指通过单一轨道梁支撑车厢并提供导引作用而运行的轨道交通系统。以支撑方式的不同,分为跨座式和悬挂式两种。单轨的车辆采用橡胶轮,最高速度可达80km/h,旅行速度为30~35km/h,列车为4~6辆编组,单向运送能力为(1~2.5)万人次/小时。单轨电车的地形适应能力强。

      现代有轨电车

      现代有轨电车系统由电气牵引、轮轨导向,2~3节编组,单向运输能力为0.8~1万人/小时的低运量城市轨道交通系统。现代有轨电车系统工程投资少、建设周期短、线路布置灵活、选线方便、不独占路权、方便乘客乘降,但同时存在运量较低、速度较低、准点率稍差、景观效果有待改进等缺点。

      市域快轨

      市域快轨是指利用干线铁路或修建专用线路,开行于市中心区到卫星城镇、卫星城镇到卫星城镇间,主要满足市域范围内的出行需求。市域快轨通常使用电力牵引和内燃牵引,列车编组多在4~10辆,最高速度可达100~120km/h,由于站距较地铁长,运行速度超过地铁。

      中低速磁浮交通

      中低速磁浮交通是指最高运行速度不超过120公里/小时,通过电磁力实现车辆的悬浮和导向,由直线电机实现牵引驱动的车辆在轨道上运行的新型轨道交通系统。中低速磁浮交通特点:噪声低、环保性能好;线路适应性强;乘坐舒适;运行安全可靠;建设与维护成本低;运营效益好。

      轨道交通不同制式优缺点比较

      车型的选择

      普通轮轨系统基本车型有A型车、B型车和C型车等车型,采用钢轮钢轨。一般适合大、中运量的旅客输送,系统高峰小时单向运输能力可达到2万~7万人。

      供电制式的选择

      高压供电系统:分为集中式、分散式和混合式。一般以集中供电式为主,以分散式供电为辅。我国国家标准规定直流供电电压等级为750V、1500V两种,通常根据车辆、线路结构、电气设备水平等因素来决定采用何种电压等级。为了提高供电性能,深圳地铁研究使用3000VDC供电。

      受流方式的选择--架空接触网

      列车受流方式--架空接触网:沿走行轨顶部架设由承力索、接触线以及支持装置构成"之"字形接触网。列车通过安装在顶部的受电弓受电,供给车辆电气设备。

      受流方式的选择--接触轨

      列车受流方式--接触轨:沿行走轨敷设一接触轨,列车集电靴与其接触摩擦取电。接触轨是沿线路平行的附加轨道,又称为第三轨。通过它将电能输送给电动车组,敷设在铁路旁的钢轨,列车通过伸出来的集电靴与之受流。此结构比较简单,易于安装,隧道工程投资小。

      受流方式的选择--感应式

      城市轨道交通制式的选择

      运输能力

      单向运能是指交通方式的单方向运输能力,可衡量交通方式的运能大小。地铁的运输能力为:3~8万人次/小时;轻轨的为:1~4万人次/小时;中低速磁浮为:1~3.5万人次/小时;单轨为:1~2万人次/小时;有轨电车:0.8~1万人次/小时。不同的制式适应不同的运量需求。

    新地铁(轻轨)建设项目审批指标建议表

      工程经济性

      不同交通制式投资规模和建设周期差别较大。投资规模中,地下铁路为3.0~6.0亿元/公里;轻轨列车为3.0~5.0亿元/公里;磁浮列车为1.5~3.0亿元/公里;单轨列车为2.5~3.0亿元/公里;有轨电车为0.7~1.0亿元/公里。建设周期中,地下铁路为3~5年;轻轨列车为3~4年;磁浮列车为2~3年;单轨列车为2.5~3年;有轨电车为1.0~2.0年。

      技术合理性

      城市轨道交通方式的选择中需要注意满足不同轨道交通方式所需的地理条件、线路适应性、气候适应性、实施难度等因素。采用合理的技术有助于提高轨道交通的活力

      以列车转弯半径为例,地铁的转弯半径(300米)往往可以达到中低速磁浮列车(70米)的4倍以上,这对施工选线提出了较高的要求。

      城市交通特征

    城市本身的特征是决定制式的重要因素之一

      环境因素

      不同城市轨道交通制式对环境影响具有差异性。环境因素主要包括城轨列车的低碳节能性、噪声源强弱、对城市空间的占用和对城市景观的影响等。轨道交通建成后,大大减少了汽车尾气排放量。然而,地铁的振动对建筑物的安全,精密仪器的测量,人们正常的生活和工作都产生了影响。

      制式选择的问题与挑战

      城市轨道交通规划对制式选择的主要问题与挑战包括:缺乏科学的分析方法以及全局统筹的视野;缺少以发展的观点来综合分析各种因素相互作用的方法;现有的研究极少对城市的需要和条件与城市轨道交通制式选择过程进行深入的剖析。

      有人认为只有采用大客运量的城市轨道交通(地铁和轻轨)系统,才是从根本上改善城市公共交通状况的有效途径。它是医治城市交通问题的万能药?它的代价如何?是否这就是我们现有条件下的最优选择?答案显然是否定的。

      现在有城市为了自身的发展,希望'多'、'快'、'大'地建设城市轨道交通系统。然而,轨道交通制式以及装备等选择缺乏全局的统筹,可能存在着一定的盲目性。

      影响城市轨道交通制式选择的因素存在着多样性,选择的主要因素是相互耦合的而非独立的,城市的需要和条件与城市轨道交通制式的选择是相互作用的关系。应以发展的观点来选择城市轨道交通制式。

      城市轨道交通发展建议

      形成共识、加强政策扶持

      共识是发展的基础,政策是发展的保障,加强共识和政策扶持是轨道交通发展的首要措施。对城市轨道交通发展应该宣传其安全、技术、节能、环保和经济优势,注重敏感问题的解释;宣传其关键技术、应用范围和市场空间等方面的前景;从促进高端技术发展的战略高度宣传其应用和发展,形成共识;鼓励产业化单位扩大生产规模,加大自主研发技术资金的投入;需要国家加强政策扶持,简化审批,逐步形成市场规模。

      健全行业标准与知识产权体系

      发展行业标准的制度建设对于城市轨道交通性新兴产业的发展是至关重要的制度保障。建议政府加强实施标准先行战略,建立并完善城市轨道交通行业技术标准和知识产权体系;形成各种制式下城市轨道交通的国家建设标准和技术规范,指导工程项目建设和设计施工;形成完整的自主知识产权项目工程建设体系。

      加强专业人才培养和国家级技术创新平台建设

      专业人才培养和国家级技术创新平台是城市轨道交通技术发展的强大推动力。涉及到城市轨道交通学科背景的高校在轨道交通领域的复合型人才培养方面应做出其应有的贡献;相关企业应该特别注重人才的岗位轮换,使其在多部门横向流动,为复合型人才的培养提供不同学科、知识的锻炼平台;建议培育与建立若干国家级轨道交通技术创新平台,以满足日益增长的轨道交通人才培养需要。

      以全局统筹的观点在特定环境下,研究每一种制式、车型、供电方式、受流方式等相关装备的特点,以分析其在特定环境下的适应性;以城市轨道交通协会为牵头,制定评价指标的规范,强化城市轨道交通协会与国家相关部门和地方政府的协调联系;以发展的眼光、科学的方法,规划建设与社会发展相适应的城市轨道交通,解决"城市病"。

    责任编辑:佚名

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